Titāna sakausējumibieži tiek pasludināti par biomedicīnas "brīnumaino metālu" ar lietojumiem, sākot no ortopēdiskiem implantiem un zobu restaurācijām līdz sirds un asinsvadu stentiem un ķirurģiskiem instrumentiem, kas ietver praktiski katru mūsdienu medicīnas jomu.
Kāpēc šis šķietami parastais metāls var "pazust" cilvēka ķermenī, nemanāmi integrējoties ar mūsu audiem? Kāda ir tā ievērojamā "bioloģiskā maģija"? No kurienes nāk šī maģija? Izpētīsim šos jautājumus šajā rakstā.
Piecdesmitajos gados titāna sakausējumi oficiāli ienāca medicīnas jomā. Sākotnējais zvaigžņu produkts Ti-6Al-4V (kas satur 6% alumīnija un 4% vanādija), darbojās labi, bet ārsti atklāja, ka vanādija saturs varētu radīt risku veselībai. Tāpēc materiālu zinātnieki sāka attīstīt jaunas zāļu formas, aizstājot vanādiju ar drošāku elementu niobium, kā rezultātā tika iegūti jauni sakausējumi, piemēram, Ti-6Al-7NB.
Medicīnisko materiālu pasaulē titāna sakausējumi ir kā visi - ap čempionu - stiprs, viegls un perfekti bioloģiski savietojams.
1 priekšrocība: lieliska bioloģiskā savietojamība.
Ja cilvēka ķermenī tiek ievietots metāla gabals, kas ir vislielākās bažas? Pareizi - noraidīšanas reakcijas risks. Tomēr titāna sakausējumi var mierīgi pastāvēt kopā ar cilvēka ķermeni, pateicoties unikālam īpašumam: spēja automātiski veidot aizsargājošu slāni (titāna dioksīds). Šis slānis ir praktiski nešķīst ķermeņa šķidrumos, efektīvi novērš metāla jonu izdalīšanos un ir izturīgs pret koroziju, tādējādi samazinot imūnsistēmas reakcijas risku.
2. priekšrocība: spēcīga un viegla.
Otra ievērojamā titāna sakausējumu iezīme ir to mehāniskās īpašības. Ārsti ir atklājuši, ka ideālam implanta materiālam jābūt divām īpašībām: pietiekamam spēkam, lai izturētu ikdienas aktivitātes un elastību, kas līdzīga dabiskajam kaulam. Titāna sakausējumi lieliski atbilst šīm prasībām.
3 priekšrocība: lieliska izturība pret koroziju.
Sakarā ar izcilo kopējo sniegumu, titāna sakausējums ir atradis plašu pielietojumu mūsdienu medicīnas jomās, aptverot tādas galvenās jomas kā zobu restaurācijas, sirds un asinsvadu stendi un ortopēdiski implanti.
Visaptverošs pārskats par titāna sakausējumu medicīniskiem lietojumiem
Titāna sakausējumiem ir visplašākais pielietojums ortopēdijā, ko galvenokārt izmanto bojātu kaulu un savienojumu remontēšanai vai nomaiņai. Viņu izturība pret nodilumu un izturība par nogurumu padara tos par ideālu materiālu gariem - Termiņa implantiem ceļa un plecu locītavās.
Otrkārt, titāna sakausējumi zobārstniecībā tiek izmantoti gadu desmitiem ilgi, galvenokārt zobu implantiem, protēzēm un ortodontiskām ārstēšanas metodēm. Tīrs titāns (CP - Ti) un Ti-6Al-4V ir visbiežāk izmantotie materiāli zobu implantiem.
Vēl viens svarīgs titāna sakausējumu pielietojums ir sirds un asinsvadu medicīnā. Sirds un asinsvadu stentu laukā nitinola stendi, kas izgatavoti no niķeļa - titāna sakausējuma, piemīt superelastiskas īpašības, ļaujot tās saspiest uz ļoti mazu diametru (1-2 mm) un pēc tam automātiski atjaunot to oriģinālo formu pēc tam, kad tika atdarināts asinsvados, tādējādi atbalstot sašaurinātās arterijas.
Kā minēts iepriekš, progresīvi ražošanas procesi ir pārveidojuši titāna sakausējumus no vienkāršiem inertiem metāliem par bioaktīviem "medicīnas biedriem", kuriem cilvēka ķermenī ir neaizvietojama loma. Turpmākie sasniegumi materiālu zinātnes un bioinženierijas krustojumā nākamie titāna implanti varētu kļūt vēl gudrāki, potenciāli piemīt pašsaprotamībai - dziedināšana, imūnsistēmas - modulēšana vai pat jutekļu spējas, tādējādi turpinot spēlēt galveno lomu reģeneratīvajā medicīnā, nanotehnoloģijā un citās fiks.
